模拟电路简明教程

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1、模拟电子技术第1章半导体器件一、半导体知识基础3、半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。1、导体：很容易导电的物质。2、绝缘体：几乎不导电的物质。如锗（Ge）、硅（Si）、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。SiGe1.1半导体的特性共用电子对二、本征半导体1、本征：本质特征，即纯净的半导体。2、定义：完全纯净的、结构完整的半导体晶体。3、导电机理：本征激发（热激发）sisisisi空穴自由电子自由电子成对产生空穴总结（1）本征半导体中存在数量相等的两种载流子。自由电子和空穴（2）本征半导体的导电能力取决于载流

2、子的浓度。思考本征半导体与导体的区别？三、杂质半导体1、N型半导体（电子半导体）本征半导体中掺入微量的五价元素磷N型半导体++++++++示意图P+sisisi硅晶体中掺磷出现自由电子磷Pp特点：多数载流子——自由电子少数载流子——空穴施主原子P型半导体－－－－－－－－示意图受主原子2、P型半导体（空穴半导体）特点：多数载流子——空穴少数载流子——自由电子本征半导体中掺入微量的三价元素硼B-sisisi硅晶体中掺硼出现空穴硼BB多数载流子数目由掺杂浓度确定少数载流子数目与温度有关。温度↑→少子↑注意：总结（1）

3、N型半导体（电子半导体）特点：多数载流子——自由电子少数载流子——空穴（2）P型半导体（空穴半导体）特点：多数载流子——空穴少数载流子——自由电子1.2半导体二极管一、PN结及其单向导电性1、PN结的形成－－－－－－－－P++++++++N（1）由载流子的浓度差→多子扩散N区P区P区N区电子空穴（2）正负离子显电性→建立空间电荷区→形成内电场E（3）内电场E阻碍多子扩散有利少子漂移扩散=漂移动平衡PN结的形成过程：①空间电荷区中没有载流子。②空间电荷区的内电场阻碍P区的空穴和N区的自由电子形成扩散电流。（内电场

4、阻碍多子的扩散）④多子由掺杂浓度确定，少子与温度有关。③空间电荷区中内电场的作用使P区的电子和N区的空穴形成漂移电流。（内电场有助少子漂移）总结2、PN结的单向导电性（1）正偏PN结加正向电压导通：耗尽层变窄，扩散运动加剧，由于外电源的作用，形成扩散电流，PN结处于导通状态。（2）反偏PN结加反向电压截止：耗尽层变宽，阻止扩散运动，有利于漂移运动，形成漂移电流。由于电流很小，故可近似认为其截止。二、二极管的伏安特性D阴极(k)阴极阴极阴极阳极(a)阳极阳极阳极点接触型面接触型外形符号点接触型：结面小、结电容小，

5、适用高频小电流场合，如：检波电路、数字开关电路。面接触型：结面大、结电容大，用在低频电路,如整流电路.1、正向特性UIO死区+--+UBRUD（1）死区电压=0.1V（锗管）0.5V（硅管）（2）正向特性：正向电阻很小UD=0.2~0.3V（锗管）0.6~0.7V（硅管）（1）反向饱和电流：IS2、反向特性IS（2）反向击穿电压：UBR（3）二极管方程：三、二极管的主要参数1、最大整流电流IF：正偏极限参数二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。（点接触型<几十毫安，面接触型较大。）2、最高反向工作

6、电压UR：反偏极限参数二极管不被反向击穿时允许承受的最大反向电压。一般UR是UBR的一半（或三分之二）。3、反向电流IR：在UBR下对应的反向电流，IR愈小愈好。4、最高工作频率fM：二极管工作的上限截止频率，结电容越大，fM越低。PN结的电容效应1.势垒电容：反偏形成PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生变化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放电相同，其等效电容称为势垒电容CT。2.扩散电容PN结外加的正向电压变化时，在扩散过程中载流子的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释放的过程，其等效电容称

7、为扩散电容CD。结电容：结电容不是常量！若PN结外加电压频率高到一定程度，则失去单向导电性！四、二极管的等效电路1、理想模型正偏：压降为0；反偏：电流为0。2、恒压降模型导通时压降恒定：Si:0.7V;Ge：0.3V。理想二极管近似分析中最常用理想开关导通时UD＝0截止时IS＝0导通时UD＝Uon截止时IS＝0导通时i与u成线性关系例电路如图。已知ui=10sinωtV，且E=5V，试分析工作原理，并作出输出电压uo的波形。5V/5.7V10VOωtui（b）O5V/5.7VωtuO解：1：理想模型⑴ui＜E，

8、D截止，uR=0，输出uo=uiEuiRD（a）uO⑵ui＞E，D导通，uD=0，输出uO=E2：恒压降模型⑴ui＜E+0.7，D截止，uR=0，⑵ui≥E+0.7，D导通，uD=0，输出uo=ui输出uO=E+0.7电路为正限幅电路例图示两个电路。已知ui=10sinωtV，试画出输出电压uo的波形。（用理想模型）解：⑴图(a)ui＞0，D导通，uO=0，ui＜0，D截止，uO=ui